Aluminio Guangxi Nannan: análisis de las rayas de los anillos extruidos de aleación de aluminio 6061 y el efecto del proceso de extrusión en las rayas de los anillos

"Tail-in" es un defecto formado en el interior de productos de aleación de aluminio extruido durante las últimas etapas de la extrusión debido al flujo desigual del metal causado por la presencia de impurezas en la superficie, adherentes como lubricantes y otros contaminantes en la superficie del lingote de aleación de aluminio o dentro del cilindro de extrusión. Los "patrones en forma de anillo" son patrones visibles que aparecen en las muestras transversales de bajo aumento en el extremo posterior de productos extruidos de aleación de aluminio, que se asemejan a colas secundarias. Estos patrones se observan comúnmente en productos sólidos como varillas redondas extruidas, varillas hexagonales y varillas cuadradas. Dependiendo de la forma del producto y del número de orificios de la matriz, los patrones en forma de anillos pueden tomar la forma de círculos concéntricos, medias lunas y arcos. A diferencia de las colas primarias y secundarias, la continuidad de la estructura metálica permanece intacta en patrones en forma de anillos.

Los estudios comparativos sobre las variaciones longitudinales de patrones en forma de anillos en diferentes secciones de varillas redondas extruidas bajo las mismas condiciones de extrusión son actualmente limitados. Este estudio investiga la influencia de los patrones en forma de anillos en el rendimiento del producto comparando la microestructura, las propiedades de tracción y la morfología de fractura de diferentes secciones de aleación de aluminio 6061 que exhiben patrones en forma de anillos. El estudio emplea un enfoque experimental ortogonal para examinar el efecto de varios parámetros del proceso de extrusión en la longitud de los patrones en forma de anillo. El objetivo es proporcionar información sobre los factores que influyen y las posibles medidas de mitigación asociadas con estos patrones.

La extrusión se realizó en una prensa de extrusión de 75 MN, comenzando con un lingote fundido de aleación 6061 con un diámetro de ϕ462 mm y extruyéndolo hasta un diámetro de ϕ448 mm utilizando una matriz circular de un solo orificio con un diámetro de ϕ80 mm. El proceso de extrusión se llevó a cabo de acuerdo con los parámetros descritos en la Tabla 1. Después de la extrusión, el producto se sometió a un enfriamiento en línea y, después de sacarlo de la línea, se sometió a un proceso de tratamiento térmico a 170 ℃ durante 10 horas. Posteriormente, se prepararon muestras para observación con bajo aumento seccionando el producto extruido a distancias de 0,5 m, 2,5 m, 3,5 m, 4,0 m, 4,5 my 5,0 m desde el extremo de la cola, para examinar la microestructura. También se extrajeron muestras de prueba de tracción de estas secciones para su posterior análisis.

Las propiedades mecánicas de las regiones del patrón en forma de anillo en diferentes posiciones en la cola de la varilla redonda 6061 extruida se muestran en la Tabla 2. De acuerdo con la norma GB/T 3191-2019, los criterios de rendimiento mecánico para las varillas redondas de aleación de aluminio 6061 en la condición T6 son los siguientes: resistencia máxima a la tracción (σb) ≥ 260 MPa, límite elástico (σ0.2) ≥ 240 MPa, y alargamiento (δ) ≥ 8%.

Los resultados indican que las propiedades mecánicas de las regiones del patrón en forma de anillo en diferentes posiciones de la cola cumplen con los requisitos estándar. Sin embargo, los especímenes cortados desde el extremo de la cola a 0,5 m exhiben una resistencia notablemente menor y un alargamiento relativamente menor en comparación con los especímenes de otras longitudes de corte de cola. Las diferencias en las propiedades mecánicas entre muestras cortadas después de 3,5 m de la cola están dentro de los 5 MPa, lo que indica una tendencia hacia la estabilidad.

Conclusión

(1) Los resultados experimentales en lingotes fundidos de aleación 6061 con diferentes longitudes de corte de cola revelan que con una longitud de corte de cola de 4 m, no se observan diferencias significativas en la microestructura de gran aumento del patrón en forma de anillo. Aunque todavía existen diferencias visibles en la microestructura de bajo aumento, esta diferencia no afecta la continuidad estructural. Las propiedades mecánicas son consistentes con otras secciones y cumplen con los estándares requeridos. Si la aplicación posterior del producto sólo considera la resistencia y no implica un tratamiento superficial por motivos de apariencia, se puede adoptar una longitud de corte de cola de 4 m para el aserrado.

(2) Entre los factores que influyen, la longitud remanente después de la extrusión tiene el impacto más significativo en la longitud del patrón en forma de anillo, seguida por la temperatura de extrusión, mientras que la velocidad de extrusión tiene una influencia mínima. Aumentar la longitud remanente después de la extrusión y reducir apropiadamente la temperatura de extrusión puede reducir efectivamente la longitud del patrón en forma de anillo.